クリーンな排出ガスの
エコ・ディーゼル車

ディーゼル車をめぐる排出ガスの規制

燃費の良さやパワーが大事な大型トラックや大型バスには、ディーゼルエンジンが利用されます。

一方、大型バスが縦横無尽に走り、全国津々浦々から物流トラックが集まる東京は、ディーゼル車による大気汚染問題に悩まされてきました。都独自の基準を制定し、基準を満たさないディーゼル車の都内走行禁止を条例で定めています。

国でも、こうした動きを受けて、ディーゼル車の排出ガス規制を段階的に厳しくしてきました。この動きは現在でも続いており、2009年10月からは、「ポスト新長期規制」による規制が施行される予定です。

厳しい規制値をクリアする製品を世に送り出すことが、ディーゼル車メーカーには求められるようになりました。

粒子状物質とNOxの排出削減はトレードオフの関係

排出ガス規制をクリアするための技術課題は、2種類の大気汚染物質を同時に減らすことです。一つは人の気道や肺に悪影響を与えると言われている粒子状物質（PM：Particulate Matter）、もう一つは、酸性雨の原因となる窒素酸化物（NOx）です。

しかし、「PMとNOxの排出削減はトレードオフの関係なんです。あちらを立てればこちらが立たず。だから我々は苦労するんです」と日産ディーゼル工業PT商品開発アドバンスエンジニアリング担当主管の赤川久さんは言います。

ディーゼルエンジンではPMを減らす運転条件に設定するとNOxが増え、NOxを減らす運転条件に設定するとPMが増えてしまうのです。

こうした一筋縄ではいかない条件をクリアし、次々に厳しくなる規制値にも応えるため、赤川さんらは、新たな排出ガス浄化装置の開発に取り組み、新長期規制が制定される1年も前にその規制値をクリアする、大型ディーゼル車「Quon」を市場に送り出すことに成功しました。

排出ガスからNOxを削減する尿素SCRシステムを搭載した大型ディーゼル車「Quon」。

ディーゼル車用の尿素SCRシステムを世に送り出した赤川久さん

第一に、ディーゼル車に使われるエンジンは、発進するとき、坂道を登るとき、急停車するとき、と常に運転条件が変化します。運転条件の変化に伴って、排出ガス成分も時々刻々と変化します。しかも、どのような排出ガス成分であろうと、エンジンからマフラーまでのごくわずかな時間で「還元反応」を確実に行なわなくてはなりません。

第二に、尿素SCRシステムを用いるには尿素水が必要で、燃料を車に給油するように、尿素水も車に積む必要があったのです。尿素SCRシステムを用いたエンジンを開発するということは、日本全国を走るディーゼル車に尿素水を供給できるインフラ整備をも行うことを意味したのです。（写真参照）

多大な投資や社会理解が必要で、営業部門からの反発も予想されましたが、むしろ、「他社製品との差別化が図れるのなら、ぜひ取り組んでほしい。インフラ整備には営業も協力する」と同社の営業部門は、積極的に、尿素SCRシステムの採用に協力を申し出ました。こうして日産ディーゼル工業は、尿素SCRシステムを用いたディーゼル車の開発を決断したのです。

ガソリンスタンドに軽油給油機と並んで設置された尿素水（製品名AdBlue）供給機（右）

油タンクのとなりにあるAdBlueタンク。軽油の給油口と間違えないように、口の色や大きさを変えてある。

尿素SCRで排出ガスがきれいになるのは

尿素SCRシステムでは、エンジンから排出されるNOxをどのようにして窒素ガス（N₂）に変えているのでしょうか。

エンジンからのNOx排出量を、運転条件から随時算出し、排出量にあわせて必要最低限の尿素水を供給します。ここで、尿素水はアンモニアへと化学変化します。アンモニアとNOxが網目状の支持体に塗られた触媒に触れながらマフラーへと移動する間に還元反応が完結し、窒素ガスと水になるのです。

SCR還元工程の前後には、効率よく還元反応を進めるための酸化工程、システムの信頼性を担保するための後処理工程が配されています。

化学反応式
CO(NH₂)₂＋H₂O→2NH₃＋CO₂
NO＋NO₂＋2NH₃→2N₂＋3H₂O

還元装置の内部。接触面積を増やし反応効率を上げるため網目構造になっている。網目構造の表面でNOxが除去される。